Regulierung und Verfügbarkeit von Apolipoprotein E in Astrozyten

Abstract

Apolipoprotein E (ApoE) ist eine verbreitet vorkommende Komponente der Plasmalipoproteine und spielt eine Schlüsselrolle bei Lipidtransport und Cholesterin-Homöostase über den Low Density Lipoprotein Rezeptor. Im ZNS wird ApoE hauptsächlich von Astrozyten synthetisiert und sekretiert. ApoE-Isoformen haben unterschiedliche Wirkung auf eine Zahl von pathologischen Prozessen, die der Alzheimerschen Krankheit zugrunde liegen. Um die Rolle des ApoE für die Alzheimersche Krankheit zu erhellen, ist es wichtig Kenntnisse über seine Regulation zu erlangen. Ein Ziel dieser Arbeit war zu untersuchen, ob die „Second-Messenger“-Signalpfade „Adenylatcyclase/Proteinkinase A (PKA)“ und/oder „Phospholipase C/Proteinkinase C (PLC/PKC)“ in die Regulation der astrozytären ApoE Sekretion eingreifen. Hierfür wurden primäre hippocampale Astrozytenkulturen von Ratten mit verschiedenen Analoga, Rezeptoragonisten und Neurotransmittern, die diese Signalpfade beeinflussen, inkubiert. Dibutyryl-cAMP (cAMP-Analogon) erhöhte die ApoE Sekretion. Auch Rezeptoragonisten des Adenylatcyclase/PKA-Signalwegs beeinflussten die ApoE Sekretion. Isoproterenol (beta-Adrenorezeptoragonist) erhöhte die ApoE Sekretion, während Clonidine (alpha-2 Adrenorezeptoragonist) sie senkte. Der PKC-Aktivator Phorbol 12-Myristat 13-Acetat senkte die ApoE Sekretion und kehrte die dibutyryl-cAMP-vermittelte Erhöhung der ApoE Sekretion um. Arterenol (alpha-1 Adrenorezeptoragonist) und Serotonin (Neurotransmitter) erhöhten die ApoE Sekretion, wohingegen Carbachol (Acetylcholiner muskarinischer Rezeptoragonist) die ApoE Sekretion senkte. Es wird gezeigt, dass die verwendeten Substanzen einen von der ApoE Sekretion verschiedenen Einfluss auf die Sekretion des Nervenwachstumsfaktors (NGF) haben. Dies legt die Vermutung nahe, dass die beobachteten Ergebnisse nicht auf einen generellen Effekt der Proteinsynthese zurückzuführen sind. Es kann gefolgert werden, dass die astrozytäre ApoE Sekretion von Faktoren beeinflusst werden kann, die die intrazelluläre Konzentration von cAMP verändern oder die PKC aktivieren. Das zweite Ziel der Arbeit war zu untersuchen ob Amyloid Fragmente einen Einfluss auf die astrozytäre ApoE Sekretion haben. Senile Amyloid-Plaques in Alzheimer-Gehirnen zeigen eine ApoE-Immunreaktivität, Astrozyten die diese Plaques umgeben dagegen nicht. Es wird gezeigt, dass gealtertes fibrilläres Amyloid (1-40) die ApoE Sekretion erhöht. Das sekretierte ApoE wird durch die, die Zellen umgebenden Amyloid-Konglomerate, gebunden. Die verwendeten Amyloid Fragmente beeinflussten nicht die Menge des sekretierten basischen Fibroblastenwachstumsfaktors. Dies legt nahe, dass die beobachteten Ergebnisse nicht auf einen generellen Effekt der Proteinsynthese zurückzuführen sind.Apolipoprotein E (apoE) is an abundant component of plasma lipoproteins that plays a key role in lipid transport and cholesterol homeostasis via the low density lipoprotein receptor. In the CNS, apoE is synthesised and secreted especially by astrocytes. ApoE isoforms have different effects on a number of pathological processes underlying Alzheimer’s disease. Therefore, understanding the regulated synthesis of apoE is important for determining its role in Alzheimer’s disease. One aim of this work was to examine whether the second-messenger-pathways „adenylyl cyclase/proteinkinase A (PKA)“ and/or „phospholipase C/proteinkinase C (PLC/PKC) are involved in the regulation of apoE secretion in astrocytes. Therefore rat primary hippocampal astrocyte cultures were incubated with various analogues, receptor agonists and neurotransmitters which influence these pathways. Dibutyryl-cAMP (cAMP analogue) increased the apoE secretion. ApoE secretion was also modulated by receptor agonists of the adenylyl cyclase/PKA pathway. Isoproterenol (beta-adrenoceptor agonist) enhanced, while Clonidine (alpha 2-adrenoceptor agonist) decreased, the secreted apoE. In contrast, the PKC activator phorbol 12-myrisate 13-acetate decreased the apoE secretion. It also reversed the effects of dibutyryl-cAMP. Arterenol (alpha 1-adrenoceptor) and serotonin (neurotransmitter) enhanced, whereas carbachol (acetylcholine muscarinic receptor agonist) deceased secreted apoE. It is shown, that the used substances have different effects on the secretion of the nerve growth factor (NGF) as compared to apoE secretion, suggesting that the results obtained were unlikely to be due to a general effect on protein synthesis. It can be concluded that actrocytic apoE production can be regulated by factors that affect cAMP intracellular concentration or activate PKC. The second aim of this work was to examine whether amyloid fragments have an effect on the apoE secretion of astrocytes. Senile amyloid plaques in Alzheimer’s disease brains show apoE immunoreactivity, astrocytes which surround them do not. It is shown, that aged, fibrillic amyloid (1-40) increases apoE secretion. The secreted apoE is bound to the surrounding amyloid conglomerates. The used amyloid fragments did not increase or decrease basic fibroblast growth factor secretion, suggesting that the results obtained were unlikely to be due to a general effect on protein synthesis